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研究生: 吳伯彥
論文名稱: 大型軸承剛性鑑別及一般軸承剛性計算
指導教授: 王志宏
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 動力機械工程學系
Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 113
中文關鍵詞: 參數鑑別軸承剛性
外文關鍵詞: parameter identification, bearing, stiffness
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  •   軸承為機械工業中常見的固定元件,用以承受軸的回轉與往復運動荷重,支撐軸的相對運動並降低摩擦的一項重要元件。而軸承在承受負載時,其中滾珠與內外環的接觸面間必然會互相接觸,因接觸所產生的應力與變形都將會影響軸承在運轉時的精度。隨著科技的發展,我們對於機械元件的精度要求也愈趨提高,為了改善軸承的精度與動態特性,因此本文的目的在於研究如何鑑別滾珠軸承的剛性,以期能夠掌握軸承的變形量與其動態特性。
      首先本文以赫茲接觸理論(Hertz contact theory)為基礎推導滾珠接觸變形,再求取軸承受力與變形量的關係曲線,接著以靜態的實驗方式對軸承施加壓力以量測滾珠的變形量,由力量與變形量的關係求取剛性,並以動態的敲擊實驗藉由自然頻率位置計算軸承剛性以驗證靜態實驗的結果,以期能夠正確鑑別出滾珠軸承的剛性參數,提供軸承將來在設計與使用上的參考依據。
      而由於滾珠無法為理論所假設的半無窮空間,因此在邊界拘束效應的影響下會使得理論值剛性被高估,而導致實驗值比理論值的變形量來得更高。由實驗的結果可以發現在定性上實驗值的變形量都會較理論值為高,而隨著滾珠尺寸的增大,其受力產生的變形相對較小,受壓所產生的接觸面積相對滾珠尺寸也較小,較為符合理論所假設的條件。因此在滾珠半徑較大與施加壓力較小的情況下,實驗值與理論值的差異則相對較小。


    摘 要 I 誌 謝 II 符號表 III 目 錄 VI 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 前 言 1 1-1 研究動機 1 1-2 文獻回顧 1 1-3 研究目標 3 第二章 理論分析 4 2-1 赫茲接觸理論 4 2-2 斜角與四點接觸式滾珠軸承軸向剛性 11 2-3 斜角與四點接觸式滾珠軸承徑向剛性 17 2-4 斜角與四點接觸式滾珠軸承彎矩剛性 24 2-5 理論公式可靠性之探討 26 第三章 實驗方法與儀器架設 31 3-1 實驗目的 31 3-2 實驗儀器 31 3-3 實驗設備 32 3-4 靜態實驗 36 3-4-1 實驗架設 36 3-4-2 實驗步驟 46 3-5 動態實驗 47 3-5-1 剛性值之鑑別方法 47 3-5-2 實驗架設 49 3-5-3 實驗步驟 52 第四章 實驗結果與討論 53 4-1 靜態實驗鑑別結果與討論 53 4-1-1 斜角式滾珠軸承KG140AR3 53 4-1-2 四點接觸式滾珠軸承外環帶齒輪軸承 59 4-1-3 四點接觸式滾珠軸承內環帶齒輪軸承 61 4-2 動態實驗鑑別結果與討論 63 4-2-2 斜角式滾珠軸承KG140AR3 65 4-2-3 四點接觸式滾珠軸承外環帶齒輪軸承 77 4-2-4 四點接觸式滾珠軸承內環帶齒輪軸承 86 4-3 剛性可靠度之探討 95 第五章 結論 109 參考文獻 110 附錄A 靜態實驗量測數據 A-1 附錄B 參考文獻圖表 B-1 附錄C 理論公式推導 C-1

    【1】 H.Hertz “The Contact of Elastic Solids” , J. Reine Angew Math. , Volume 92 , pp.156∼171(1881)
    【2】 S.P.Timoshenko & J.N.Goodier “Theory of Elasticity” 3rd edition , McGraw-Hill , New York , pp.398∼413(1975)
    【3】 G.M.L.Gladwell , “Contact Problems in the Classical Theory of Elasticity” 1st edition , Sijthoff & Noordhoff , pp.93∼97(1980)
    【4】 R.Stribeck “Ball Bearings of Various Loads” , Trans.ASME , Volume 29 , pp. 420∼463(1907)
    【5】 H.R.EL-Sayed “Stiffness of Deep-Groove Ball Bearing” , Wear , Volume 63 , pp.89∼94(1980)
    【6】 Tedric A.Harris “Rolling Bearing Analysis ” 3rd edition , John Wiley & Sons Inc. , New York , pp.43∼399(1990)
    【7】 Wan Changsen & Zhang Zhaoying “Analysis of Rolling Element Bearings” 1st edition , Mechanical Engineering Publications LTD. , London , pp.50∼109(1991)
    【8】 Johannes Br□ndlein “Ball and Roller Bearing Theory,Design and Application” 3rd edition , Wiley& Sons Inc. , New York , pp.137∼139(1990)
    【9】 K.W.Wang “On the Natual Frequencies of High-speed Spindles with Angular Contact Bearings” , Proceedings of the Institution of Mechanical Engineering Part C. Journal of Mechanical EngineeringScience , Volume 205 , pp.147∼154(1991)
    【10】 G.D.Hagiu & M.D.Gafitanu “Dynamic Characteristics of High Speed Angular Contact Ball Bearing” , Wear , Volume 211 , Number 1 , pp.22∼29(1996)
    【11】T.C.Lim & R.Singh “Vibration Transmission Through Rolling Element Bearings” , Journal of Sound and Vibration , Volume 139 , Issues 2 , pp.179∼199(1990)
    【12】J.F.Antoine & C.Visa & C.Sauvey “Approximate Analytical Model for Hertzian Elliptical Contact Problems” , Transactions of the ASME , Volume 128 , pp.660∼664(2006)
    【13】E.P.Gargiulo “A Simple Way to Estimate Bearing Stiffness” , Machine Design , Volume 52 , Number 17 , pp.107∼110(1980)
    【14】M.F.While “Rolling Element Bearing Vibration Transfer Characteristics : Effect of Stiffness” , Transactions of the ASME : Journal of Applied Mechanics , Volume 46 , Number 17 , pp.677∼684(1979)
    【15】蘇耀藤 “高速主軸軸承系統之運動與動態特性分析” , 中山大學機械工程所碩士論文(2001)
    【16】穆立祥 “滾動接觸之剛度探討” , 中原大學機械工程所碩士論文(2001)
    【17】T.L.H. Walford “The Measurement of the Radial Stiffness of Rolling Element Bearings Under Oscillating Conditions” , Journal of Mechanical Engineering Science , Volume 22 , Number 4 , pp.175∼181(1980)
    【18】T.E.Rook & R.Singh “Structural Intensity Calculations for Compliant Plate-Beam Structures Connected By Bearings” , Journal of Sound and Vibration , Volume 211 , Number 3 , pp.365∼387(1998)
    【19】Yuan Kang & Chih-Ching Huang & Chorng-Shyan Lin & Ping-Chen Shen & Yeon-Pun Chang “Stiffness Determination of Angular-contact Ball Bearing by Using Neural Network” , Tribology International , Volume 39 , pp.461∼469(2006)
    【20】T.J.Royston & I.Basdogan “Vibration Transmission Through Self-Aligning(Spherical) Rolling Element Bearing:Theory and Experiment ” , Journal of Sound and Vibration , Volume 215 , Number 5 , pp.997∼1014(1998)
    【21】G.J.Phillips “Using The Ball Bearing as a Force Transducer” , Experimental Techniques , Volume 12 , Number 12 , pp.32∼34(1988)
    【22】J.Kraus & J.J.Blech & S.G.Braun “In Situ Determination of Rolling Bearing Stiffness and Damping by Modal Analysis” , Journal of Vibration,Acoustics,Stress,and Reliability in Design , Volume 109 , pp.235∼240(1987)
    【23】N.Akt□rk “The Effects of Number of Balls and Preload on Vibrations Associated With Ball Bearings” , Journal of Tribology , Volume 119 , pp.747∼753(1997)
    【24】L.Houpert “A Uniform Analytical Approach for Ball and Roller Bearings Calculations” , Journal of Tribology , Volume 119 , pp.851∼858(1997)
    【25】X.Hernot & M.Sartor & J.Guillot “Calculation of the Stiffness Matrix of Angular Contact Ball Bearings by Using the Analytical Approach” , Journal of Mechanical Design , Volume 122 , pp.83∼87(2000)
    【26】Yuzhong Cao “A General Method for the Modeling of Spindle-Bearing Systems” , Journal of Mechanical Design , Volume 126 , pp.1089∼1104(2004)
    【27】Arvid Palmgren “Ball and Roller Bearing Engineering 2nd edition” , SKF Industries , Philadelphia , pp.40∼57(1946)

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